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讨论：
1、你认为遗传物质可能具有什么特点？
20世纪中叶，科学家发现染色体主要由蛋白质和DNA组成。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的讨论。
问题探讨
染色体、蛋白质和DNA示意图
①能贮存大量遗传信息
②能够准确自我复制，并传递给下一代
③结构比较稳定，但又能产生可遗传的变异
④能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状
2、你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
本节聚焦
1、科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？
2、为什么说DNA是主要的遗传物质？
3、通过对科学家揭示DNA是遗传物质过程的分析，你对科学发现的过程和方法有哪些领悟？
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质 VS DNA
20世纪20年代
20世纪30年代
大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质
对DNA的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
蛋白质是多种氨基酸连接而成的生物大分子；
氨基酸按不同顺序排列形成不同蛋白质。
氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息
DNA由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子；
脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定碱基。
本可以意识到DNA的重要性
认识
观点
阅读P43-P44肺炎链球菌的转化实验相关内容，回答问题
1、肺炎链球菌的类型及特点是什么？
2、格里菲思的实验思路、实验过程、实验结果、实验结论是什么？
3、艾弗里及其同事的实验思路、实验过程、实验结果、实验结论是什么？
自主探究
（1）格里菲思的肺炎链球菌实验-----体内转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验
1、肺炎链球菌的类型及特点是什么？
菌体有无荚膜 菌落特点 致病性
S型细菌
R型 细菌
无
有
人和小鼠患肺炎 ，小鼠并发败血症
无荚膜
有荚膜
化学本质是多糖
表面粗糙
Rough
表面光滑Smooth
二、肺炎链球菌的转化实验
2、格里菲思的实验思路、实验过程、实验结果、实验结论是什么？
实验思路：
不同类型肺炎链球菌注射到小鼠体内，观察小鼠是否死亡。
实验过程和结果：
小鼠不死亡
从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠不死亡
结果
注射R型活细菌+加热致死的S型菌
注射加热致死的S型细菌
注射S型活细菌
注射R型活细菌
从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌
第一组
第二组
第三组
第四组
过程
1、第一组与第二组的实验现象，说明了什么？
2、第二组与第三组的实验现象，说明了什么？
3、第四组小鼠为什么会死亡？
4、本实验的实验结论是什么？
5、致死的S型细菌中含有哪些物质？根据遗传物质的特点猜一猜哪一个才是转化因子呢？
6、怎样通过实验证明谁是肺炎链球菌的遗传物质呢？
已经被加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。
R型活细菌无毒性不会使小鼠死亡，S型活细菌有毒性会使小鼠死亡。
体内有S型活细菌，会使小鼠死亡。
加热致死的S型细菌失去毒性。
多糖、脂质、蛋白质、RNA、DNA
把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
思考讨论
（2）艾弗里等的肺炎链球菌实验-----体外转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验
3、艾弗里及其同事的实验思路、实验过程、实验结果、实验结论是什么？
实验思路：
将加热致死的S型细菌破碎，将各种物质分开后进行转化实验，观察培养基中菌落的类型。
方案1：直接分离S型菌各种物质
方案2：加相应的酶除去S型菌相应物质
糖类 脂质 蛋白质 RNA DNA
R型细菌
分别加入
R型细菌
分别加入
细胞提取物分别加蛋白酶（或RNA酶、酯酶+DNA酶）
加法原理
减法原理
科学方法（P46）
VS
当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质
3、艾弗里及其同事的实验思路、实验过程、实验结果、实验结论是什么？
实验过程和结果：
R型细菌
S型细菌
混合
R型细菌
S型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
混合
DNA酶
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
R型细菌
＋
＋
＋
第1组
第2—4组
第5组
1、第1组实验起什么作用？说明什么问题？能确定转化因子是哪种物质吗？
2、第2到第5组实验中加入的酶有什么作用？
3、第2-4组加蛋白酶、RNA酶、酯酶后R型菌还是被转化说明什么？
4、第5组加DNA酶后只长R型菌说明什么？
5、艾弗里等的肺炎链球菌体外转化实验实验结论是什么？
对照作用；加热致死的S型细菌的细胞提取物中含有转化因子；不能
破坏细胞提取物中相应的蛋白质、RNA、脂质和DNA。
说明蛋白质、RNA、脂质不是转化因子。
说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。
实验结论：艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
思考讨论
体内转化实验VS体外转化实验
项目 体体内转化实验内转化实验 体外转化实验体外转化实验
科学家
细菌培养
实验构思
实验对照
观察指标
实验结论
联系
格里菲思
艾弗里
小鼠体内
体外培养基
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
已经加热致死的S型细菌体内有转化因子
转化因子是DNA，DNA是S型细菌的遗传物质
①所用材料相同
②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化
每个实验组用酶解法特异性地去除S型细菌一种物质，观察能否使R型细菌发生转化，从而鉴定出DNA是遗传物质
R型细菌与S型细菌的致病性对照
S型细菌各组成成分的作用进行对照
(1)格里菲思的结论是有某种“转化因子”将无毒的R型细菌转化为有毒的S型细菌，但不知道转化因子的实质。
(2)体内转化实验（格里菲斯）不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌，使小鼠致死。
(3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，但缓慢冷却时,其结构可恢复。
(4)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
(5)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
(6)艾弗里的实验不但证明了DNA是遗传物质，还证明了蛋白质不是遗传物质。
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
肺炎双球菌转化实验易错提醒
某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（ ）
A．存活、存活、存活、死亡
B．存活、死亡、存活、死亡
C．死亡、死亡、存活、存活
D．存活、死亡、存活、存活
D
课堂检测
阅读P44-46相关内容，完成以下问题：
1、噬菌体侵染细菌实验的实验者是谁？所用实验材料有哪些？选材原因是什么？实验方法是什么？
2、噬菌体侵染细菌实验的思路、实验过程、结果及结论。
3、烟草花叶病毒的组成物质、遗传物质是什么？
4、为什么说DNA是主要的遗传物质？
自主探究
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，头部和尾部的外壳由蛋白质构成，头部含有DNA。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1、噬菌体侵染细菌实验的实验者是谁？所用实验材料有哪些？选材原因是什么？实验方法是什么？
T2噬菌体的模式图
头部
尾部
DNA
蛋白质
时间和实验者：
1952年美国遗传学家赫尔希和蔡斯
噬菌体侵染细菌的电镜照片
实验材料：
选材原因：
⑴个体很小，结构简单。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。
⑵繁殖快。细菌20~30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
T2噬菌体侵染大肠杆菌的示意图：
大肠杆菌
遗传物质注入
大肠杆菌中
利用大肠杆菌内
的物质合成蛋白
质外壳和DNA
组装成新的T2噬菌体
大肠杆菌破裂，
T2噬菌体释放出来
吸附
注入
合成
组装
释放
三、噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
吸附→注入→合成→组装→释放
实验方法
放射性同位素标记
哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
组成元素
蛋白质:
DNA：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
35S标记
32P标记
可以直接标记噬菌体吗？
不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。
R
H
H2N—C—COOH
蛋白质的单位---氨基酸
核酸的单位---核苷酸
2、噬菌体侵染细菌实验的思路、实验过程、结果及结论。
在分别含有放射性同位素35S和32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记或NDA含有32P标记的噬菌体。用35S或32P标记的T2噬菌体分别侵染未标记的细菌，经过保温、搅拌、离心，检测放射性位置判断谁是噬菌体的遗传物质。
实验过程：
大肠杆菌＋含35S的培养基→ 含35S的大肠杆菌
大肠杆菌＋含32P的培养基→ 含32P的大肠杆菌
噬菌体＋含35S的大肠杆菌→ 含35S的噬菌体
噬菌体＋含32P的大肠杆菌→ 含32P的噬菌体
实验思路：
第一步：标记大肠杆菌
第二步：标记T2噬菌体
第三步：已标记噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
第三步：已标记噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
细菌裂解
沉淀物的放射性很低
上清液的放射性很高
离心后
搅拌后离心
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体
在新形成的噬菌体中检测到32P
细菌裂解
沉淀物的放射性很高
上清液的放射性很低
离心后
搅拌后离心
32P标记的噬菌体与细菌混合
32P标记的噬菌体
用标记的噬菌体
侵染未标记的细菌
噬菌体分别被35S或32P标记
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用35S标记的噬菌体+普通的大肠杆菌
（蛋白质被标记）
用32P标记的噬菌体+普通的大肠杆菌
（DNA被标记）
1、实验中搅拌离心的目的是什么？
2、实验结果及结论(1)：35S标记的噬菌体组上清液放射性很高，沉淀物放射性很低；32P标记的噬菌体组上清液放射性很低，沉淀物放射性很高，说明什么？
实验结果(2)：35S标记的一组大肠杆菌裂解释放出的子代噬菌体中，检测不到35S标记的蛋白质。32P标记的一组大肠杆菌裂解释放出的子代噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA。说明什么？
3、用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因？
4、用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因？
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心：使上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌，DNA进入了细菌。
子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的，DNA是T2噬菌体遗传物质。
由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，导致上清液中出现放射性。
②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，导致上清液中出现放射性。
思考讨论
(1)噬菌体侵染细菌实验中的标记误区
①该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
②35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记同一噬菌体，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
(2)噬菌体增殖的模板是T2噬菌体的DNA，合成DNA的原料是大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸，合成T2噬菌体蛋白质是在大肠杆菌的核糖体上以大肠杆菌的氨基酸为原料。
(3)本实验证明了DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质。
噬菌体侵染细菌实验的易错分析
三 噬菌体侵染细菌的实验
提取
感染
烟草
感染
烟草
实验
结果
出现病斑
不出现病斑
实验
结果
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
烟草花叶病毒是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。
烟草花叶病毒感染试验
RNA
蛋白质外壳
RNA
蛋白质
分离出病毒
不能分离出病毒
只有DNA是遗传物质吗？
RNA病毒如流感病毒、艾滋病病毒、新冠病毒等的遗传物质都是RNA。
小结
DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质
RNA是TMV的遗传物质
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
RNA是RNA病毒的遗传物质
更多实验证据
更多实验证据
DNA是主要的遗传物质
加热杀死的S型细菌中含有转化因子
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
格里菲斯的体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
转化因子是什么
生物类型 核酸种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 实例
有细胞结构的生物
无细胞结构的生物
真核生物
原核生物
DNA、RNA
DNA
高等植物、动物、人
乳酸菌、蓝藻
DNA病毒
DNA
DNA
T2噬菌体
RNA病毒
RNA
RNA
烟草花叶病毒、HIV
[解惑]　(1)病毒的遗传物质是DNA或RNA。
(2)细胞构成的生物细胞核、细胞质中DNA、RNA同时存在，其遗传物质都是DNA。
结论：DNA是主要的遗传物质。
5
4
4
4
4
8
生物体内核酸种类及遗传物质的分析
1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中
提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结
果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ）
A. 多肽 B. 多糖 C. 组氨酸 D. DNA
2.艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。下列关于这两个实验的叙述正确的是(　　)
A．二者都应用同位素示踪技术
B．二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
C．艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有对照
D．二者都诱发了DNA突变
B
D
课堂练习
3.如图为“噬菌体侵染大肠杆菌实验”的实验流程，第一组实验用的是35S标记的噬菌体，第二组实验用的是32P标记的大肠杆菌。则下列关于该实验的描述，理论上正确的是(　　)
A.第一组实验的上清液中放射性强，沉淀物中无放射性
B.第二组实验的上清液和沉淀物中均无放射性
C.实验中噬菌体是用35S直接标记的
D.35S标记的是噬菌体的DNA，32P标记的是大肠杆菌的蛋白质
A
1、艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
2、从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？
在实际操作过程中最大的困难是什么？
艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）
思考讨论

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